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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Oxidationskatalysatorsysteme des Typs, die an Bord eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren beinhalten im Allgemeinen eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung wie beispielsweise Dieselpartikelfilter, Dreiwegekatalysatoren und dergleichen. Verschiedene Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung wurden entwickelt, um Abgasemissionen aus Verbrennungsmotoren wirkungsvoll zu begrenzen. Bei Selbstzünder- oder Dieselmotoren werden mit großem Aufwand praktische und effiziente Vorrichtungen und Verfahren zur Verminderung der Emissionen von weitgehend kohlenstoffhaltigen Partikeln im Abgas entwickelt. Ein Oxidationskatalysator ist eine der Vorrichtungen, die häufig in Dieselmotoren für einen solchen Zweck bereitgestellt werden.
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Typische Abgasanlagen haben einen Oxidationskatalysator eingebaut, um Emissionen aus Dieselmotoren zu reduzieren. Der Oxidationskatalysator oxidiert Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO), das während des Verbrennungsvorgangs des Motors erzeugt wird. Während ihrer Verwendungsdauer verringert sich die Effizienz von Oxidationskatalysatoren allmählich. In einem Fahrzeug eingebaute diagnostische Systeme können dazu verwendet werden, den Effizienzindex des Oxidationskatalysators während eines Abgassystem-Regeneriervorgangs zu ermitteln. Jedoch kann das Diagnosesystem möglicherweise nicht in der Lage sein, zu unterscheiden, ob ein Oxidationskatalysator unter normalen Betriebsparametern während des Regeneriervorgangs arbeitet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System und ein Verfahren zum Diagnostizieren des Oxidationskatalysators eines Fahrzeugs beinhaltet einen Motor, ein Abgassystem in Fluidkommunikation mit einer Ausgangsöffnung des Motors und einen Oxidationskatalysator, der mit dem Motor über die Ausgangsöffnung zum Aufnehmen eines Abgasstroms vom Motor verbunden ist. Eine Steuerung ist betreibbar zum Berechnen eines Wärmeabgabewerts des Oxidationskatalysators und zum Bestimmen eines idealen Wärmeabgabewerts. Die Steuerung ermittelt den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators durch Berechnen eines Verhältnisses des Wärmeabgabewerts zum idealen Wärmeabgabewert.
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Mindestens ein Sensor kann bereitgestellt sein, der in Kommunikation mit der Steuerung und zum Messen der Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Oxidationskatalysator konfiguriert ist, während mindestens ein Sensor in Kommunikation mit der Steuerung und zum Messen der Abgastemperatur stromabwärts hinter dem Oxidationskatalysator konfiguriert sein kann. Die Steuerung ist betreibbar zum Berechnen des Wärmeabgabewerts durch Ermitteln einer Abgas-Massenstromrate in den Oxidationskatalysator, Berechnen eines Katalysatorwerts aus dem Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator und einer inerten Temperatur und Integrieren des Katalysatorwerts zum Ermitteln des Wärmeabgabewerts.
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In einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wertet die Steuerung ein Temperaturmodell zum Ermitteln der inerten Temperatur zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts an.
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Die Steuerung kann konfiguriert sein zum Vergleichen des Wirkungsgradindexes mit einer vordefinierten Schwelle, unterhalb der der Oxidationskatalysator als fehlerhaft eingestuft wird. Der Motor des Fahrzeugs kann ein Dieselmotor sein und das Abgassystem kann einen Partikelfilter in Fluidkommunikation mit einer Auslassseite und hinter dem Oxidationskatalysator und regenerierbar mittels Wärme vom Oxidationskatalysator beinhalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Offenbarung umfasst ein System zur Verwendung an Bord eines Kraftfahrzeugs mit einem Motor ein Abgassystem in Fluidkommunikation mit einem Auslasskanal des Motors und einen Oxidationskatalysator, der mit dem Motor über den Auslasskanal zum Aufnehmen eines Abgasstromes vom Motor verbunden ist. Das System kann eine Steuerung zum Berechnen eines Wärmeabgabewerts für den Oxidationskatalysator beinhalten, Ermitteln eines idealen Wärmeabgabewerts und Ermitteln eines Oxidationskatalysator-Wirkungsgrads durch Berechnen eines Verhältnisses des Wärmeabgabewerts zu dem idealen Wärmeabgabewert.
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Mindestens ein Sensor kann bereitgestellt sein, der in Kommunikation mit der Steuerung ist und zum Messen der Abgastemperatur stromaufwärts des Oxidationskatalysators konfiguriert ist. Mindestens ein Sensor kann in Kommunikation mit der Steuerung sein und zum Messen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator konfiguriert sein.
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Die Steuerung ist betreibbar zum Berechnen des Wärmeabgabewerts durch Bestimmen einer Abgas-Massenstromrate in den Oxidationskatalysator, Berechnen eines Katalysatorwerts aus dem Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator und einer inerten Temperatur und Integrieren des Katalysatorwerts zum Ermitteln des Wärmeabgabewerts. In einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung wertet die Steuerung ein Temperaturmodell zum Ermitteln der inerten Temperatur aus, die zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts verwendet wird.
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Die Steuerung kann konfiguriert sein zum Vergleichen des Wirkungsgradindexes mit einem vordefinierten Schwellenwert, unterhalb dem der Oxidationskatalysator als fehlerhaft eingestuft wird. Der Motor des Fahrzeugs kann ein Dieselmotor sein und das Abgassystem kann einen Partikelfilter in Fluidkommunikation mit einer Auslassseite und hinter dem Oxidationskatalysator und regenerierbar mittels Wärme vom Oxidationskatalysator beinhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren zum Ermitteln des Wirkungsgrads eines Oxidationskatalysators eines Abgassystems an Bord eines Fahrzeugs offenbart. Der Oxidationskatalysator kann in Fluidaustausch mit einer Abgasöffnung eines Motors stehen und einen Abgasstrom von der Abgasöffnung des Motors empfangen. Eine Steuerung in Kommunikation mit dem Oxidationskatalysator, Abgassystem und Motor des Fahrzeugs wird bereitgestellt und mittels der Steuerung ein Wärmeabgabewert des Oxidationskatalysators berechnet.
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Die Steuerung bestimmt einen idealen Wärmeabgabewert und den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators durch Berechnen eines Verhältnisses des Wärmeabgabewerts zum idealen Wärmeabgabewert mittels der Steuerung. Eine Steuermaßnahme wird an Bord des Fahrzeugs über die Steuerung unter Verwendung des Wirkungsgrads des Oxidationskatalysators zum Bestimmen der Wirksamkeit des Oxidationskatalysators ausgeführt.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung berechnet die Steuerung einen Wärmeabgabewert mit der Steuerung durch Bestimmen einer Abgas-Massenstromrate in den Oxidationskatalysator, berechnet einen Katalysatorwert aus dem Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen der Abgastemperatur hinter dem Oxidationskatalysator und einer inerten Temperatur und integriert den Katalysatorwert zum Ermitteln des Wärmeabgabewerts. Die Steuerung kann ein Temperaturmodell zum Ermitteln der inerten Temperatur zum Berechnen des spezifischen Wärmewerts auswerten. Die Steuerung kann den Wirkungsgradindex mit einem vordefinierten Schwellenwert vergleichen, unter dem der Oxidationskatalysator als fehlerhaft eingestuft wird.
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Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Kommunikation mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Oxidationskatalysatorsystem;
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln des Wirkungsgrads des Oxidationskatalysators des Abgassystems des Fahrzeugs in 1 beschreibt;
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3 ist eine grafische Darstellung der Oxidationskatalysatordiagnose der Offenbarung, wobei der Oxidationskatalysator in akzeptablen Toleranzstufen arbeitet; und
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4 ist eine grafische Darstellung der Oxidationskatalysatordiagnose der Offenbarung, wobei der Oxidationskatalysator außerhalb der zulässigen Toleranzstufen arbeitet.
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BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben, die in beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich werden die gleichen oder ähnliche Verweisziffern in den Zeichnungen und der Beschreibung für gleiche oder ähnliche Teile bzw. Schritte verwendet. Die Zeichnungen sind vereinfacht und nicht im exakten Maßstab dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit werden Richtungsbezeichnungen wie oben, unten, links, rechts, nach oben, über, unter, unterhalb, hinten und vorn mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet. Diese und ähnliche richtungsweisende Begriffe sind in keiner Weise beschränkend auf den Umfang der Offenbarung auszulegen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, wird in 1 ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 10 kann ein motorisiertes Fahrzeug wie, jedoch nicht beschränkt auf normale Personenkraftwagen, SUV, Leicht-LKW, schwere Nutzfahrzeuge, Minivans, Busse, Transitfahrzeuge, Fahrräder, Roboter, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Sport-bezogene Ausrüstung oder jede beliebige Transportvorrichtung beinhalten. Fahrzeug 10 beinhaltet eine Steuerung 40 und ein Steuersystem oder einen Diagnosealgorithmus 100. Das Steuersystem oder der Algorithmus 100 können wahlweise durch Steuerung 40 zum Berechnen des tatsächlichen Konversionsgrads eines Oxidationskatalysator-(OC)-Systems 48 an Bord des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
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Die Steuerung 40 steuert den Gesamtbetrieb des Motorsteuersystems und ist so betreibbar zum Berechnen, Auswerten und Steuern des tatsächlichen Kohlenwasserstoffpegels, der schließlich vom Fahrzeug 10 in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird, wozu teilweise ein Inert-Temperatur-Modell 50 verwendet wird, wie es nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Die Steuerung 40 kann konfiguriert sein, um eine Vielzahl von Motorsystemdiagnosen und Steuerungs-Motorsystem-Operationen basierend auf verschiedenen Fahrzeugparametern einschließlich, jedoch nicht einschränkt auf Fahrereingabe, Stabilitätskontrolle und dergleichen durchzuführen. Die Steuerung kann in einem Motorsteuergerät (ECM), einem Fahrzeugrechner oder einer unabhängigen Steuerung ausgeführt sein.
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Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Direkteinspritz-Benzinmotor, das OC-System 48 und ein Getriebe 14. Motor 12 verbrennt Kraftstoff 16, der aus einem Kraftstofftank 18 bereitgestellt wird. In einer möglichen Ausführungsform besteht der Kraftstoff 16 aus Dieselkraftstoff und das Oxidationskatalysatorsystem 48 ist ein Dieseloxidationskatalysator-(DOC)-System, obwohl auch andere Kraftstoffsorten je nach Aufbau des Verbrennungsmotors 12 verwendet werden können.
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Verbrennung von Kraftstoff 16 erzeugt einen Abgasstrom oder -fluss 22, der letztlich aus Fahrzeug 10 in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird. Energie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs 16 abgegeben wird, erzeugt Drehmoment auf ein Antriebselement 24 des Getriebes 14. Das Getriebe 14 wiederum überträgt das Drehmoment von Motor 12 auf ein Abtriebsglied 26 zum Antreiben des Fahrzeugs 10 über einen Radsatz 28, von denen zur Vereinfachung nur einer in 1 dargestellt ist.
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Das OC-System 48 ist in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 46 des Motors 12, sodass das OC-System ein Fluid in Form eines gasförmigen Abgasstroms 22 empfängt und aufbereitet, wenn es in einem gasförmigen oder strömungstechnischen Dampfzustand aus den Auslassöffnungen 46 des Motors 12 durch das Fahrzeugabgassystem strömt. Das OC-System 48 beinhaltet einen Oxidationskatalysator 30, gegebenenfalls eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR) 32 und einen Partikelfilter 34. Der Partikelfilter 34 kann als Keramikschaum, Metallnetz, granuliertes Aluminiumoxid oder jedes beliebigen anderen Temperatur- und Anwendungs-geeigneten Material(s) ausgeführt sein.
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Der Begriff „Bedingung” betrifft wie vorstehend verwendet, die Temperatursteuerung und/oder die Regelung des Abgasstroms 22 an verschiedenen Positionen innerhalb des OC-Systems 48. Dazu ist der Partikelfilter 34 mit dem Oxidationskatalysator 30 verbunden oder zusammen als ein Bauteil ausgeführt. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 steht über Steuersignale 38 in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 40 und in Fluidkommunikation mit dem Kraftstofftank 18. Brennstoffeinspritzventilvorrichtung 36 spritzt selektiv Kraftstoff 16 in den Oxidationskatalysator 30 wie durch die Steuerung 40 ermittelt. In den Oxidationskatalysator 30 eingespritzter Kraftstoff 16 wird darin in kontrollierter Weise verbrannt, um darin gezielt Wärme für das Regenerieren des Partikelfilters 34 zu erzeugen.
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Das heißt, der Oxidationskatalysator 30 dient in Gegenwart einer gesteuerten Temperatur des Abgasstroms 22 zum Oxidieren oder Verbrennen von beliebigen Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasstrom eingebracht werden. Es versteht sich auch, dass der Oxidationskatalysator Gehalt an Zeolith beinhalten kann, der in der Lage sein kann, erhöhte Mengen von Kohlenwasserstoffen im Katalysator 30 für Kaltstartbedingungen zu speichern, wie nachstehend näher beschrieben wird. Dies stellt eine ausreichende Temperaturstufe des Partikelfilters 34 zum Oxidieren von Partikelmaterial dar, das durch den Filter hinter dem Oxidationskatalysator 30 eingefangen wurde. Der Partikelfilter 34 wird somit relativ frei von möglicherweise verstopfendem Partikelmaterial gehalten.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet die Steuerung 40, das Motorsystemdiagnose durchführt und den laufenden Betrieb des OC-Systems 48 zum Sicherstellen einer effizienten Kohlenwasserstoffumwandlung überwacht. Die Steuerung 40 überprüft beispielsweise den ordnungsgemäßen Betrieb des Oxidationskatalysators 30. Der Steuerung 40 berechnet einen aktuellen Konversionswirkungsgrad des OC-System 48 und verwendet dieses Ergebnis zum Berechnen der tatsächlichen Kohlenwasserstoffemissionen des OC-Systems und ermitteln, ob der Oxidationskatalysator 30 fehlerfrei Fehler arbeitet. Die Steuerung 40 kann dann die Ergebnisse mit einer kalibrierten regulatorischen oder anderen Schwelle vergleichen und eine Steuerungsaktion ausführen, um das Ergebnis zu reflektieren, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
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Die Steuerung 40 kann wie ein digitaler Computer, der als Fahrzeugsteuerung arbeitet und/oder als Proportional-Integral-Differential-(PID)-Steuervorrichtung mit einem Mikroprozessor oder einer Zentraleinheit (CPU), Nur-Lese-Speicher (ROM), Random Access Memory (RAM), elektronisch löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher (EEPROM), eine Hochgeschwindigkeitsuhr, Analog-zu-Digital-(A/D)- und/oder Digital-zu-Analog-(D/A)-Schaltkreis und jegliche benötigten Ein-/Ausgabe-Schaltkreise und zugehörigen Geräte sowie jegliche benötigte Signalaufbereitungs- und/oder Signalpufferungsschaltkreise konfiguriert sein. Das Steuersystem oder der Algorithmus 100 und beliebige erforderliche Referenzkalibrierungen werden innerhalb oder leicht zugänglich in der Steuerung 40 zum Bereitstellen der Funktionen, die nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben werden, gespeichert.
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Die Steuerung kann sich in Kommunikation mit einem Motorkühlmittelsensor befinden, der ein Temperatursignal basierend auf einer erfassten Temperatur der Motorkühlflüssigkeit erzeugt. Die Steuerung kann auch ein Temperatursignal von einem Lufttemperatursensor empfangen, der Temperaturbedingungen der Umgebung erfasst, in der das Fahrzeug betrieben wird.
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Die Steuerung 40 empfängt Temperatursignale 11 von verschiedenen Temperatursensoren 42, die zum Messen verschiedener Abgastemperaturen an verschiedenen Stellen innerhalb des OC-Systems 48 angeordnet sind, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf direkt vor dem Oxidationskatalysator 30, direkt hinter dem Oxidationskatalysator 30 und unmittelbar vor dem Partikelfilter 34. In einer Ausführungsform ist ein Temperatursensor 42 in Nähe zum Motor 12 oder der Eingangsseite des Oxidationskatalysators 30 zum Messen oder Erfassen einer Eingangstemperatur in den Oxidationskatalysator 30 angeordnet.
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Zusätzliche Temperatursensoren 42 erfassen eine entsprechende Ausgangstemperatur aus dem Oxidationskatalysator 30, eine Eingangstemperatur zum Partikelfilter 34 und eine Ausgangstemperatur von dem Partikelfilter 34. Diese Temperatursignale 11 werden jeweils durch oder von den Temperatursensoren 42 zur Steuerung 40 übertragen. Die Steuerung 40 befindet sich auch in Verbindung mit dem Motor 12 zum Aufnehmen von Rückmeldesignalen 44, die verschiedene Betriebspunkte des Motors 12, wie Drosselklappenstellung, Drehzahl, Gaspedalposition, Kraftstoffmenge, gefordertes Motordrehmoment unter einer Vielzahl von Betriebspunkten identifizieren.
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Unter Bezugnahme nun auf 2 kann das Steuersystem oder Algorithmus 100 durch Steuerung 40 zum Auswerten des Wirkungsgrads des Oxidationskatalysators und Überprüfen des ordnungsgemäßen Betriebs des Oxidationskatalysators 30 ausgeführt werden. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuerung 40 den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators 30 bewerten, wenn vorgegebene Motor- und Umweltbedingungen vorliegen.
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Dementsprechend kann die Steuerlogik 100 eventuell beim Eintrittsblock 102 beginnen, worin die Steuerung die Steuerlogik 100 zum Auslösen der Motorbetriebs-basierten Diagnosestrategie für den Oxidationskatalysator ausführt. Die Steuerung 40 verwendet das Steuersystem 100 zum Auswerten und Ermitteln des Zustands des Motors 12 und des Fahrzeugs 10 bei Schritt oder Block 104 und zum Bestimmen, ob das Fahrzeug und der Motor im Zustand oder geeignet zum Prüfen des Wirkungsgrads des Oxidationskatalysators sind. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann das Steuersystem oder der Algorithmus 100 nur aufgrund der Identifikation einer Kaltstartbedingung durch Erfassen der Motorabgastemperatur arbeiten.
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Während verstanden wird, dass eine Kaltstartbedingung durch eine Vielzahl von Faktoren und Bedingungen definiert werden kann, kann für diese Offenbarung eine Kaltstartbedingung bestehen, wobei die Motor-Aus-Zeit oder Nicht-Arbeits-Zeit mindestens sechs (6) Stunden beträgt, die Motorkühlmitteltemperatur nicht größer als fünfzig (50) Grad Celsius und/oder die Abgastemperatur nicht mehr als achtzig (80) Grad Celsius beträgt und ein erforderliches Niveau von gespeicherten Kohlenwasserstoffen im Oxidationskatalysator vorhanden ist. Es versteht sich auch, dass das Steuersystem oder der Algorithmus 100 deaktiviert werden kann, wenn das Fahrzeug in Höhenlagen betrieben wird und/oder wenn die Umgebungstemperatur mindestens so niedrig wie minus fünf (–5) Grad Celsius ist.
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Alternativ kann eine Abgas-Aufwärm-Kalibrierungssequenz oder eine kleine Menge an Nacheinspritzung von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 verwendet werden, um den Startvorgang zum Erhöhen der Menge von Kohlenwasserstoffen, die in dem Oxidationskatalysator 30 gespeichert sind, einzuleiten. Die Nacheinspritzung ist eine feste Menge von Kraftstoff und kann entweder bis zum Ende einer Integrationszeit, wie nachstehend beschrieben, verwendet werden oder kann durch eine kumulative Menge der Kohlenwasserstoffe begrenzt sein.
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Bei Schritt 106 wertet die Steuerung einen oder mehrere Betriebsparameter des Oxidationskatalysators unter Verwendung eines oder mehrerer vor und hinter dem Oxidationskatalysator 30 und in dem Fahrzeug 10 angeordneter Sensoren aus. Der eine oder die mehreren Betriebsparameter können Folgendes beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf: den gespeicherten Pegel von Kohlenwasserstoffen (HC) im Oxidationskatalysator, eine Abgas-Massenstromrate vor und hinter dem Oxidationskatalysator 30, die Temperatur vor und hinter dem Oxidationskatalysator 30, die Motorkühlmittel-Fluidtemperatur und die Temperatur der Umgebung, in der das Fahrzeug arbeitet.
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Wenn die Steuerung 40 einen oder mehrere Betriebsparameter des Oxidationskatalysators 30 als ausreichend zum Starten der Zündungsstrategie identifiziert, initialisiert die Steuerung 40 ein Temperaturprofil unter Verwendung der stromaufwärts- und stromabwärts-Oxidationstemperaturmessungen und zum Identifizieren eines thermischen oder Temperaturmodells 50 für einen inerten Zustand des Oxidationskatalysators bei Schritt 108. In einer Ausführungsform der Offenbarung verwendet und greift das Steuersystem oder der Algorithmus 100 auf ein in oder auf Steuerung 40 gespeichertes Temperaturmodell 50 zu, um eine inerte Temperatur zur Verwendung durch Algorithmus 100 zu identifizieren, der einen Inert-Temperaturwert, basierend auf einem oder mehreren bekannten Motor- und Fahrzeugbetriebsparametern, bereitstellen kann.
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Bei Schritt oder Block 110 berechnet das Steuersystem oder der Algorithmus 100 einen Wärmeabgabewert für den Oxidationskatalysator 30. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann der Wärmeabgabewert als das Produkt der Abgas-Massenstromrate und der Differenz zwischen dem DOC-down-Temperatursensor und der Inerttemperatur des thermischen Modells 50 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Wärmeabgabewert-Berechnung abgebrochen werden kann, wenn die Dauer der Integration zu kurz oder zu lang ist, da es schwer erkennbar sein kann, eine exotherme Kohlenwasserstoffreaktion zu erkennen, wenn die Beschleunigung zu schnell erfolgt. Zusätzlich kann die Wärmeabgabewert-Berechnung abgebrochen werden, wenn der gespeicherte Pegel von Kohlenwasserstoffen im Oxidationskatalysator gegenüber einer vordefinierten Kohlenwasserstoffgrenze zu hoch liegt, die in Steuerung 40 gespeichert ist.
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Bei Schritt oder Block
112 kann der bei Schritt oder Block
110 ermittelte Wert durch die Steuerung
40 zum Berechnen der tatsächlichen Energieabgaberate vom Oxidationskatalysator
30 verwendet werden. Dieser Wert ist bezüglich der Zeit integriert und der im Speicher von Steuerung
40 gespeicherte Wert wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
wobei ṁ die Abgas-Massenstromrate hinter dem Oxidationskatalysator
30, T
CatDwn die Temperatur hinter dem Oxidationskatalysator, Tinert die Temperatur des inerten thermischen Modells
50, t
1 eine untere Grenze des Zeitintervalls wie einen ersten Zeitpunkt darstellt, an dem Abgas vor dem Oxidationskatalysator eine erste Temperatur erreicht und t
2 eine obere Grenze des Zeitintervalls wie einen zweiten Zeitpunkt darstellt, an welchem die Temperatur des inerten thermischen Modells
50 hinter dem Oxidationskatalysator eine zweite Temperatur erreicht, die höher ist als die erste Temperatur.
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Das Steuersystem oder der Algorithmus 100 geht dann über zu Schritt oder Block 114. Bei Schritt oder Block 114 empfängt die Steuerung 40 und bestimmt einen idealen Wärmeabgabewert aus einer Kalibrierungstabelle und einem oder mehreren im Speicher der Steuerung gespeicherten Korrekturtabellen. In einer Ausführungsform der Offenbarung bestimmt die Steuerung 40 den idealen Wärmeabgabewert auf der Grundlage einer Kurve, die eine Funktion der kumulierten Eingangsabgasenergie am Ende der Integration darstellt. Korrekturen können auf den idealen Wärmeabgabewert angewendet werden, basierend auf einer Anzahl Parameter, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Kühlmitteltemperatur und durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit während der Integration.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die erste Temperatur zwischen etwa 0 Grad Celsius bis etwa 150 Grad Celsius und die zweite Temperatur kann zwischen etwa 150 Grad Celsius bis etwa 300 Grad Celsius liegen. Die Integration ist abgeschlossen, wenn die inerte Thermomodelltemperatur eine höhere Temperatur als die stromabwärts herrschende Oxidationskatalysatortemperatur erreicht, die etwa 200 Grad Celsius betragen kann.
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Bei Schritt oder Block 116 verwendet die Steuerung oder der Algorithmus 100 der Steuerung 40 Wärmeabgabewerte, die bei den Schritten 112 und 114 zum Berechnen des Gesamtkonversionsgrades des Oxidationskatalysator 30 erhalten werden. In einer Ausführungsform der Offenbarung ermittelt das Steuersystem oder der Algorithmus 100 den Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators durch Berechnen eines Verhältnisses des Wärmeabgabewerts zum idealen Wärmeabgabewert wie durch die nachstehende Gleichung dargestellt: Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators = Eingangsabgasenergie_Tatsächlich / Eingangsabgasenergie_Ideal
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Der berechnete Wirkungsgrad wird dann im Speicher zur Verwendung bei Schritt oder Block 118 gespeichert.
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Bei Schritt oder Block 118 identifiziert die Steuerlogik oder der Algorithmus 100 mindestens einen Korrektur- oder Versatzwert zum Berechnen eines Oxidationskatalysator-Ausgangs-Wirkungsgrad-Verhältnisses. Die Steuerung 40 kann eine oder mehrere Motor- oder Fahrzeugparameter-Messungen oder -Werte einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Motorkühlmitteltemperatur und mittleren Abgasstrom zum Verwenden im Fahrzeug-Betriebszustand-Korrekturversatz. Die Steuerlogik oder der Algorithmus 100 wählt einen Kalibrierungsfaktor oder Wert aus einer Nachschlagtabelle aus, die in der Steuerung 40, basierend auf den relevanten Parametermessungen, die durch die Steuerung 40 erfasst werden, gespeichert sind.
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Basierend auf den Messwerten oder Werten, die durch die Steuerung 40 für das Korrekturprotokoll oder den Versatz erhalten werden, wendet die Steuerlogik oder der Algorithmus 100 das Korrekturprotokoll oder den Versatz auf den Wirkungsgradwert des Oxidationskatalysators an, der bei Schritt oder Block 116 zum Identifizieren eines Oxidationskatalysator-Ausgangs-Wirkungsgrad-Verhältnisses bei Schritt oder Block 120 erhalten wird. In einer Ausführungsform der Offenbarung liegt das endgültige berechnete Oxidationskatalysator-Ausgangs-Verhältnis in einem Bereich zwischen Null (0) und eins (1). Der mindestens eine Korrektur- oder Versatzwert wird von der Steuerlogik oder dem Algorithmus 100 zum Identifizieren und Anwenden einer Korrektur auf den Wirkungsgradwert des Oxidationskatalysators zum Anpassen an Umweltbedingungen und Motorzustände, die eventuell das Anpassen von zum Erzeugen von Exothermie benötigten Kohlenwasserstoffen erfordern. Der Wirkungsgradwert des Oxidationskatalysators wird durch das Korrekturprotokoll oder den Versatz zum Erzeugen eines Verhältnisses geteilt, das das Oxidationskatalysator-Ausgangs-Wirkungsgrad-Verhältnis darstellt.
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Bei Schritt oder Block 122, ist eine entsprechende Steuermaßnahme über die Steuerung 40 in Reaktion auf jeden der Parameter oder Werte in den Schritten 102–120 ermittelt oder berechnet. In einer Ausgestaltung der Offenbarung in den 3 und 4 wird beispielsweise der Wirkungsgrad des Oxidationskatalysators ausgewertet zum Ermitteln, ob der Katalysator repariert oder ausgetauscht werden sollte. 3 veranschaulicht eine Oxidationskatalysatordiagnose, worin der Oxidationskatalysator in akzeptablen Toleranzen und/oder über einem vorherbestimmten Schwellenwert arbeitet. Wie in 3 dargestellt, liegt die Temperatur hinter dem Oxidationskatalysator, referenziert durch Nummer 126, oberhalb der Inert-Katalysator-Modell-Temperatur-Referenz Nummer 128.
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Umgekehrt veranschaulicht 4 eine Oxidationskatalysatordiagnose, worin der Oxidationskatalysator außerhalb der zulässigen Toleranzen und/oder unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts, der anzeigen kann, dass der Oxidationskatalysator Reparatur oder Ersatz erfordert. Die Temperatur hinter dem Oxidationskatalysator, referenziert durch Nummer 130, liegt bei oder nahe der Inert-Katalysator-Modell-Temperatur, referenziert durch Nummer 132. Erfassen dieser Bedingung durch die Steuerung kann zum Initiieren mindestens einer Steuermaßnahme einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Aufzeichnung eines Bestehen-/Durchfallen-Diagnosecodes, Aktivieren einer Signallampe (nicht dargestellt) oder Erzeugen einer Nachricht oder jeder beliebigen anderen Aktion führen, die die Notwendigkeit zum Austauschen oder Reparieren des Oxidationskatalysators 30 und/oder Wartung und/oder Steuerungsmodifikation im OC-System 48 vor Augen führt. Dementsprechend berechnet die Steuerung 40 das Oxidationskatalysator-Konversionswirkungsgrad-Verhältnis des Oxidationskatalysators 30 des OC-Systems 48 und vervollständigt den Vorgang am Ende des Blocks 124.
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Die Steuerung 40 beinhaltet ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) einschließlich aller nichtflüchtigen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden können (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein solches Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Leitungen, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem Computer lesbarer Medien beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Platte, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
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Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hierin beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zur Speicherung, zum Zugriff und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie beispielsweise die Structured Query Language (SQL), wie die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache einsetzen.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.
